一种婴儿老年人房温度及换气控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种婴儿老年人房温度及换气控制系统及控制方法，主要包括：电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、单片机、输出控制电路、温度传感器、冷气机、暖气机和抽风机，所述电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、输出控制电路、温度传感器分别于单片机连接，冷气机、暖气机和抽风机分别与输出控制电路连接，可以克服现有技术中婴幼儿房间内对温度控制精度低房间换气不及时的缺陷，同时克服现有技术只采取设定某单一温度进行调节，由于温度传递具有延迟性，从而导致温度得不到及时的调节。
【专利说明】
一种婴儿老年人房温度及换气控制系统及控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及温度控制技术领域，具体地，涉及一种婴儿老年人房温度及换气控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]温度对人的健康很重要，人的体感是两者综合作用的结果。过高或过低的温度，都会引起人体的不适，甚至容易患病。婴幼儿对环境的温度的要求更高。一般来说，宝宝房间的温度以18-22 °C为宜，新生儿房间的温度保持在22-24 V为适宜。室温过高，可引起新生儿皮肤蒸发大量汗液排出而散热，呼吸增快，带走水分，使体内水分不足，血液浓缩，而引起发烧。室温过低，可使新生儿体温不升，使新生儿皮肤及皮下脂肪变硬，发生新生儿硬肿症，而影响四肢活动和吸吮动作。因此，适宜的环境温度是新生儿保暖的最基本措施。因此，越来越多的父母对宝宝生活环境的温度更加关注了。
[0003]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在婴幼儿老年人房间温度控制系统对温度的控制精度低，围绕单一温度值进行调节，使得房间温度忽高忽低，引起身体不适，同时由于老年人细胞老化代谢，导致房间经常有异味而得不到及时的换气等缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种婴儿老年人房温度及换气控制系统，以实现提高温度控制精度，及时对房间进行换气，增强房间舒适度的优点。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种婴儿老年人房温度及换气控制系统，主要包括:电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、单片机、输出控制电路、温度传感器、冷气机、暖气机和抽风机，所述电源模块、按键模块、LCD1602显不模块、输出控制电路、温度传感器分别于单片机连接，冷气机、暖气机和抽风机分别与输出控制电路连接。
[0006]进一步地，所述输出控制电路具体为，继电器RLl的输入端、继电器RL2的输入端和继电器RL3的输入端分别与驱动芯片ULN2003A的输出端管脚连接，继电器RLl的输入端的第一连接端与继电器RL2输入端的第一连接端连接;继电器RL3的输入端的第一连接端与继电器RLl的输入端的第一连接端连接;驱动芯片ULN2003A的输入端连接单片机。
[0007]进一步地，所述按键模块包括设定系统时间按键S2、设定系统通风换气的时间和时长的按键S3、设定温度上阈值的按键S4、设定温度下阈值的按键S5和选择设定环境温度的上下阈值S6。
[0008]进一步地，，所述按键模块具体为，电阻Rl与单片机的输入端管脚TO4连接；电阻R2与单片机的输入端管脚TO3连接；电阻R3与单片机的输入端管脚PD2连接；电阻R4与单片机的输入端管脚F1Dl连接；电阻R5与单片机的输入端管脚PDO连接;开关S2—端与输入端管脚PDO连接，另一端与接地端连接;开关S3—端与输入端管脚PDl连接，另一端与接地端连接；开关S4—端与输入端管脚PD2连接，另一端与接地端连接;开关S5—端与输入端管脚PD3连接，另一端与接地端连接;开关S6—端与输入端管脚TO4连接，另一端与接地端连接。
[0009]进一步地，婴儿老年人房温度及换气控制系统的控制方法，
[0010]进一步地，包括以下步骤:
[0011]a.系统初始化；
[0012]b.与温度传感器建立通信；
[0013]c.获取并显示当前温度值；
[0014]d.通过按键设定系统时间、温度上下阈值、通风时间和时长和环境温湿度；
[0015]e.断室温是否高于温度的上阈值，若室温高于温度的上阈值，则开启冷气机，否则进行步骤f;
[0016]f.判断室温是否下降接近到温度的下阈值，若接近到设定温度的下阈值则关闭冷气机，否则进行步骤g;
[0017]g.判断室温是否低于设定的温度下阈值，若室温低于设定的温度下阈值，则开启暖气机，否则进行h;
[0018]h.判断室温是否上升接近设定的温度上阈值，若接近了温度上阈值则关闭暖气机，否则进行步骤i;
[0019]1.判断是否无任何参数调节，若是则更新显示为系统时间室内温度，否则进行步骤j;
[0020]j.判断系统时间是否到达设定的通风时间点，若通风时间点到达，启动抽风机进行换气，当通风时长到达设定值后，关闭抽风机；
[0021]k.重复步骤步骤d_j。
[0022]进一步地，所述步骤b中，温度传感器定时采集温度，设置时间间隔为I分钟。
[0023]进一步地，所述步骤j中，设定的通风时长为20分钟。
[0024]进一步地，所述步骤j具体为，当所述按键模块没有被按下超出30S，则更新显示为系统时间室内温度。
[0025]本发明各实施例的，由于主要包括:电源模块、按键模块、IXD1602显示模块、单片机、输出控制电路、温度传感器、冷气机、暖气机和抽风机，所述电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、输出控制电路、温度传感器分别于单片机连接，冷气机、暖气机和抽风机分别与输出控制电路连接;从而可以克服现有技术婴幼儿房间内对温度控制精度低，室温过高，引起新生儿皮肤蒸发大量汗液排出而散热，呼吸增快，带走水分，使体内水分不足，血液浓缩，而引起发烧，室温过低，可使新生儿体温不升，使新生儿皮肤及皮下脂肪变硬，发生新生儿硬肿症，而影响四肢活动和吸吮动作优点，同时现有技术只采取设定某单一温度进行调节，由于温度传递具有延迟性，从而导致温度得不到及时的调节，而本方案采用通过温度阈值来比较调节室内温度，从而使得房间温度始终处于舒适的范围，不会由于忽冷忽热对婴儿造成损害。同时房间异味也会对婴幼儿老年人产生不良影响，增加了通风换气功能使得通风换气具有定点定时的功能，使得换气与温度同时进行调节，增强了房间的舒适度。
[0026]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
[0027]下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【具体实施方式】
[0028]以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]具体地，一种婴儿老年人房温度及换气控制系统，包括电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、单片机、输出控制电路、温度传感器、冷气机、暖气机和抽风机，所述电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、输出控制电路、温度传感器分别于单片机连接，冷气机、暖气机和抽风机分别与输出控制电路连接。
[0030]所述输出控制电路具体为，继电器RLl的输入端、继电器RL2的输入端和继电器RL3的输入端分别与驱动芯片ULN2003A的输出端管脚连接，继电器RLl的输入端的第一连接端与继电器RL2输入端的第一连接端连接;继电器RL3的输入端的第一连接端与继电器RLl的输入端的第一连接端连接;驱动芯片ULN2003A的输入端连接单片机。
[0031 ]所述按键模块包括设定系统时间按键S2、设定系统通风换气的时间和时长的按键S3、设定温度上阈值的按键S4、设定温度下阈值的按键S5和选择设定环境温度的上下阈值S6o
[0032]所述按键模块具体为，电阻Rl与单片机的输入端管脚TO4连接；电阻R2与单片机的输入端管脚PD3连接；电阻R3与单片机的输入端管脚TO2连接；电阻R4与单片机的输入端管脚PDl连接；电阻R5与单片机的输入端管脚PDO连接;开关S2—端与输入端管脚PDO连接，另一端与接地端连接;开关S3—端与输入端管脚roi连接，另一端与接地端连接;开关S4—端与输入端管脚TO2连接，另一端与接地端连接;开关S5—端与输入端管脚TO3连接，另一端与接地端连接;开关S6—端与输入端管脚TO4连接，另一端与接地端连接。
[0033 ]婴J L老年人房温度及换气控制系统的控制方法:包括以下步骤:
[0034]a.系统初始化；
[0035]b.与温度传感器建立通信；
[0036]c.获取并显示当前温度值；
[0037]d.通过按键设定系统时间、温度上下阈值、通风时间和时长和环境温湿度；
[0038]e.断室温是否高于温度的上阈值，若室温高于温度的上阈值，则开启冷气机，否则进行步骤f;
[0039]f.判断室温是否下降接近到温度的下阈值，若接近到设定温度的下阈值则关闭冷气机，否则进行步骤g;
[0040]g.判断室温是否低于设定的温度下阈值，若室温低于设定的温度下阈值，则开启暖气机，否则进行h;
[0041]h.判断室温是否上升接近设定的温度上阈值，若接近了温度上阈值则关闭暖气机，否则进行步骤i;
[0042]1.判断是否无任何参数调节，若是则更新显示为系统时间室内温度，否则进行步骤j;
[0043]j.判断系统时间是否到达设定的通风时间点，若通风时间点到达，启动抽风机进行换气，当通风时长到达设定值后，关闭抽风机；
[0044]k.重复步骤步骤d_j。
[0045]所述步骤b中，温度传感器定时采集温度，设置时间间隔为I分钟。
[0046]所述步骤j中，设定的通风时长为20分钟。
[0047]所述步骤j具体为，当所述按键模块没有被按下超出30S，则更新显示为系统时间室内温度。
[0048]本系统可通过按键输入不仅可以设定环境温度的上下阈值，通过温度传感器采集室内的温度数据，分别与设定环境温度的上下阈值作比较。当室内温度过高，高于设定的环境温度上阈值时，通过单片机发出控制信号，开启冷气机，以降低室温。考虑到温度的传递有一定的延迟性，并且为了避免在阈值临界点，冷气机和暖气机一个才停，另一个就启动的相继工作的情况，可设置当室内温度下降接近温度下阈值时(比如温度下阈值+1°C左右)，就关闭冷气机。当室内温度过低，低于设定的温度下阈值时，开启暖气机，以使室内升温。当室内温度上升接近温度上阈值时(比如温度上阈值-1°C左右)，则关闭暖气机。
[0049]另外，系统还设置了定时通风换气功能，以保持室内空气新鲜，更有利于婴幼儿呼吸系统的功能发育，保证身体健康。
[°°50]系统以ATmegal6L单片机为控制核心，其它部分以模块化进行设计。ATmega 16L是增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，内部资源丰富，具有4个基本的I/O口、3个内部定时器/计数器、以及可设置3个外部中断请求，使系统硬件设计更为简化、可靠。
[0051 ]按键分别接至单片机的PD0、PD2、PD3、H)4通道。按键S2、S6设为功能键:S2用于设定系统的时间，S6用于选择设定环境温度的上下阈值。按键S4和S5设为参数值调整键:S4是时间和时长数值的递增键，同时也用来调节温度的上阈值。S5是时间和时长数值的递减键，同时也用来调节温度的下阈值。S4和S5接至PD2和PD3通道。PD2和PD3通道分别是单片机的外部中断INTO和INTI。通过这两个外部中断可快速地对数值的变化作出反应。
[0052]其工作过程可按如下步骤进行:定义PD端口的引脚为带上拉电阻输入模式，如果按键没有被按下，那么所连接的I/o端口就会直接通过电阻连接到VCC上，此时I/O端口的引脚上会加上一个高电平;如果有按键被按下，那么所连接到的I/o端口就会直接连接到电源地上，此时I/O端口处的引脚就会被加上一个低电平。单片机会扫描端口，根据端口值可确定按下的按键。
[0053]输出控制电路主要是使强电设备冷气机、暖气机、能够运行和停止，通过输入信号的变化使继电器动作，从而对这些设备的控制电路进行接通和断开，实现设备的自动控制。考虑到单片机I/o 口的驱动能力不强，因此加入了 ULN2003A用于驱动继电器动作。单片机通过PB4?PB7输出控制信号到由ULN2003A和继电器RTB14050F组成的驱动电路对继电器的控制，以实现对各电机的启停控制。单片机输出管脚中的任一个给出高电平时，相对应的继电器线圈通电，继电器触点动作，驱动相应电机启动运行;低电平时继电器线圈断电，电机停转。
[0054]系统还通过LCD1602作为显示模块，一般情况下显示系统时间和室内温度，以使得用户能实时掌握环境情况;在用户对时间或温度阈值等参数的调整操作时，则进入参数设置界面，方便用户操作。
[0055]ATmega 16L单片机还预留有一定的引脚资源以扩展系统，能够多点采集温度，形成多点温度自动化控制调节。
[0056]温度的比较和输出是分别把当前室内实际的温度和设定的温度的上下阈值作比较，根据比较的结果，通过相应的单片机的I/O口发出控制信号，运行外围电器设备。例如，当实际室温超出温度上阈值时，与冷气机相应的I/O 口 PB4变为高电平，PB4接至ULN2003A的输入端1B，使得其输出端IC变为低电平，继电器RLl线圈通电，开启冷气机，降低室温；当温度下降接近于温度下阈值时，PB4变为低电平，关闭冷气机。
[0057]根据宝宝房间对环境温度的要求，系统默认的温度设定范围是20-22°C，用户可根据实际情况，通过按键模块适当调整。
[0058]本文设计了一种基于AVR单片机的婴幼儿房温度智能控制系统，采集当前室内的实际温度，与设定的温度阈值比较，当超过设定的温度范围时，会相应发出控制信号，控制冷气机、暖气机的动作，实现温度的自动调节，以保证宝宝舒适的生活环境。经实践测试表明:该系统能自动控制降温、升温，及时通风从而调整婴幼儿房的温度，实现婴幼儿最适宜的生活环境。
[0059]至少可以达到以下有益效果:克服现有技术从而可以克服现有技术中婴幼儿房间内对温度控制精度低，室温过高，引起新生儿皮肤蒸发大量汗液排出而散热，呼吸增快，带走水分，使体内水分不足，血液浓缩，而引起发烧，室温过低，可使新生儿体温不升，使新生儿皮肤及皮下脂肪变硬，发生新生儿硬肿症，而影响四肢活动和吸吮动作优点，同时现有技术只采取设定某单一温度进行调节，由于温度传递具有延迟性，从而导致温度得不到及时的调节，而本方案采用通过温度阈值来比较调节室内温度，从而使得房间温度始终处于舒适的范围，不会由于忽冷忽热对婴儿造成损害。同时房间异味也会对婴幼儿老年人产生不良影响，增加了通风换气功能使得通风换气具有定点定时的功能，使得换气与温度同时进行调节，增强了房间的舒适度。
[0060]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种婴儿老年人房温度及换气控制系统，其特征在于，包括电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、单片机、输出控制电路、温度传感器、冷气机、暖气机和抽风机，所述电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、输出控制电路、温度传感器分别于单片机连接，冷气机、暖气机和抽风机分别与输出控制电路连接。2.根据权利要求1所述的婴儿老年人房温度及换气控制系统，其特征在于，所述输出控制电路具体为，继电器RLl的输入端、继电器RL2的输入端和继电器RL3的输入端分别与驱动芯片ULN2003A的输出端管脚连接，继电器RLl的输入端的第一连接端与继电器RL2输入端的第一连接端连接;继电器RL3的输入端的第一连接端与继电器RLl的输入端的第一连接端连接;驱动芯片ULN2003A的输入端连接单片机。3.根据权利要求2所述的婴儿老年人房温度及换气控制系统，其特征在于，所述按键模块包括设定系统时间按键S2、设定系统通风换气的时间和时长的按键S3、设定温度上阈值的按键S4、设定温度下阈值的按键S5和选择设定环境温度的上下阈值S6。4.根据权利要求3所述的婴儿老年人房温度及换气控制系统，其特征在于，所述按键模块具体为，电阻Rl与单片机的输入端管脚HM连接；电阻R2与单片机的输入端管脚TO3连接；电阻R3与单片机的输入端管脚TO2连接；电阻R4与单片机的输入端管脚I3Dl连接；电阻R5与单片机的输入端管脚roo连接;开关S2—端与输入端管脚roo连接，另一端与接地端连接;开关S3—端与输入端管脚roi连接，另一端与接地端连接;开关S4—端与输入端管脚TO2连接，另一端与接地端连接;开关S5—端与输入端管脚PD3连接，另一端与接地端连接;开关S6—端与输入端管脚TO4连接，另一端与接地端连接。5.—种基于权利要求5所述的婴儿老年人房温度及换气控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: a.系统初始化； b.与温度传感器建立通信； c.获取并显示当前温度值； d.通过按键设定系统时间、温度上下阈值、通风时间和时长和环境温湿度； e.断室温是否高于温度的上阈值，若室温高于温度的上阈值，则开启冷气机，否则进行步骤f; f.判断室温是否下降接近到温度的下阈值，若接近到设定温度的下阈值则关闭冷气机，否则进行步骤g; g.判断室温是否低于设定的温度下阈值，若室温低于设定的温度下阈值，则开启暖气机，否则进行h; h.判断室温是否上升接近设定的温度上阈值，若接近了温度上阈值则关闭暖气机，否则进行步骤i; 1.判断是否无任何参数调节，若是则更新显示为系统时间室内温度，否则进行步骤j; j.判断系统时间是否到达设定的通风时间点，若通风时间点到达，启动抽风机进行换气，当通风时长到达设定值后，关闭抽风机； k.重复步骤步骤d-j。6.根据权利要求5所述的婴儿老年人房温度及换气控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤b中，温度传感器定时采集温度，设置时间间隔为I分钟。7.根据权利要求8所述的婴儿老年人房温度及换气控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤j中，设定的通风时长为20分钟。8.根据权利要求7所述的婴儿老年人房温度及换气控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤j具体为，当所述按键模块没有被按下超出30S，则更新显示为系统时间室内温度。
【文档编号】G05D23/20GK106094927SQ201610471004
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】徐剑琴, 李克讷, 吴艳
【申请人】广西科技大学